在气候变化中起关键作用的两个因素——气候变暖和臭氧水平升高——似乎对大豆植物的根系产生了有害影响，它们与土壤中共生微生物的关系以及植物固碳的方式。
发表在7月9日《科学进展》(Science Advances)杂志上的研究结果显示，这种植物的地上芽几乎没有什么变化，但地下却出现了一些令人不安的结果，包括无法吸收更多的碳，而是作为温室气体释放到大气中。
北卡罗莱纳州立大学的研究人员研究了气候变暖和臭氧水平增加与某些重要的地下生物——丛枝菌根真菌(AMF)之间的相互作用。丛枝菌根真菌通过阻止土壤有机质的分解，促进化学相互作用，将碳保存在地下，从而阻止分解物质中的碳逸出。
北卡罗来纳州立大学植物病理学教授、该论文的通讯作者胡水金(音)说:“封存碳的能力对土壤生产力非常重要——此外，当碳逸出时，还会产生温室气体增加的有害影响。”
在陆地上生长的植物中，约有80%的植物存在AMF，它与植物有着双赢的关系。AMF从植物中获取碳，并提供氮和其他植物生长发育所需的有用土壤养分。
在这项研究中，研究人员在空气温度升高约3摄氏度的地方种植大豆，在臭氧水平较高的地方种植大豆，在变暖和臭氧水平都较高的地方种植大豆，以及在没有任何改变的地方种植对照品。实验结果表明，变暖和臭氧水平的增加使大豆根系变薄，因为它们节省资源以获得所需的营养。
大豆品种通常对臭氧敏感，胡说。过去十年里，美国某些地区的臭氧水平一直比较稳定，甚至有所下降，但在印度和中国等快速工业化的地区，臭氧水平却急剧上升。
“臭氧和气候变暖已经被证明对很多作物——不仅仅是大豆——以及许多草类和树木物种都有很大的压力，”胡说。“臭氧和气候变暖使植物变弱。植物试图最大限度地吸收养分，因此当它们需要利用足够的土壤资源时，它们的根变得更薄更长。这一弱点导致AMF的减少和更快的根系和真菌菌丝周转，从而刺激分解，使碳封存更加困难。这些连锁事件可能会对地下产生深远的影响，尽管植物芽在某些情况下看起来是正常的。”
胡说，他很惊讶植物的芽没有受到气候变暖和臭氧的影响;对照和试验田的植物叶片生物量基本相同。
也许更令人惊讶的是，胡先生说，更多的变暖和臭氧改变了寄生在大豆植株上的AMF的类型。
研究表明，随着气候变暖和臭氧的增加，一种被称为Glomus的AMF物种的水平下降，而一种被称为Paraglomus的物种的水平上升。
他说:“球藻保护有机碳不受微生物分解的影响，而Paraglomus吸收营养的效率更高。”“我们没想到这些社区会这样转变。”
胡先生计划继续研究土壤中的碳封存系统以及土壤中的其他温室气体排放，如一氧化二氮(N2O)。
